Công nghệ xử lý nước mặt của nhà máy nước Cầu Đỏ Đà Nẵng
Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
5.3 Lượng hóa chất cần dùng
• Chất keo tụ:
Các hóa chất thường sử dụng để thực hiện quá trình keo tụ: Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3. Do nước nguồn không cần phải khử cứng nên ta có thể chọn phèn nhôm Al2(SO4)3 làm hóa chất dùng để keo tụ. Còn phèn sắt có hiệu quả keo tụ cao, nhưng các quá trình khác như sản xuất, vận chuyển, định lượng phức tạp và trong quá trình xử lý để làm nước có màu vàng nên thường không được sử dụng để xử lý nước cấp.
Lượng phèn nhôm cần dùng (6.11 - TCXDVN 33: 2006):
PAl = 4 = 4 50 = 28.3 ( mg/l) Trong đó:
PAl: lượng phèn nhôm không chứa nước (mg/l)
Nếu tính theo hàm lượng cặn (bảng 6.3 mục 6.11 – TCXDVN 33 : 2006) SSnước nguồn = 80 mg/l dùng 33 mg/l phèn không chứa nước.
Vậy chọn giá trị 33 mg/l phèn nhôm không nước.
Lượng phèn nhôm dùng trong ngày:
mAL2(SO4)3 = Qngđmax. ìPAL =1200 33 10ì ì −3 =39.6kg ngay/
• Chất kiềm hóa:
Trong phản ứng keo tụ sẽ giải phóng các Ion H+ làm tăng tính axit của nước sau xử lý, lượng ion này có thể được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước. Nếu độ kiềm của nước thấp có thể cần kiềm hóa nước bổ sung bằng hóa chất (dùng vôi).
Liều lượng chất kiềm hóa (6.15 – TCXDVN 33: 2006):
) / ( 81 . 7 1 3 . 57 1 28 33
1 mg l
e K K P
DK Al =
− +
=
− +
=
Trong đó:
PAl: lượng phèn nhôm lớn nhất (mg/l)
e: đương lượng phèn nhôm không chứa nước = 57 (mg/l) k: độ kiềm nhỏ nhất của nước =
50
65 (mgđl/l) K: đương lượng gam của của vôi ( theo CaO) = 28 Lượng vôi CaO (nguyên chất) cần dùng trong một ngày là:
max 3
. 1200 7.81 10 9.4 /
CaO ngđ K
m =Q ìD = ì ì − = kg ngay
Tổng lượng hóa chất cần dùng:
Phèn nhôm : PAl2(SO4)3 = 39.6 kg/ngay Vôi sống : PCaO = 9.4 kg/ngay 5.4 Bể hòa trộn và bể tiêu thụ vôi sữa
Vôi được đưa vào bể trộn dưới dạng vôi sữa nên cần xây dựng bể tôi vôi sống thành vôi sữa. Thể tích bể pha vôi sữa (6.19 – TCXDVN 33 : 2006):
. . 50 12 10.81 3
10000. . 10000 5 1 0.13 Q n pvôi
V m
b γ
= = ì ì =
ì ì
Q : lưu lượng nước cần xử lý = 50 (m3/h).
n : thời gian giữa hai lần hòa tan vôi (lấy 12h với trạm công suất 3200 m3/ng.đ) p : lượng vôi cho vào nước (g/m3). P = Dk + 3 = 7.81 + 3 = 10.81 (g/m3).
bh : nồng độ vôi sữa trong bể (lấy 5%).
γ : khối lượng riêng của dung dịch (lấy 1 T/m3).
Chọn thiết kế 1 bể hòa trộn và 1 bể tiêu thụ vôi sữa với công suất nhà máy là 1200m3 sử dụng 1 bể tiêu thụ vôi để hòa trộn và tiêu thụ vôi cho trạm xử lý. Kích thước bể như sau:
LìBìH = 0.5ì0.5ì0.5(m)
• Để hòa trộn vôi ta dùng máy khuấy trộn cánh quạt phẳng có:
+ Số vòng quay là: 150 vòng/phút + Số cánh quạt là: 2 cánh
+ Chiều dài cánh quạt tính từ trục quay lấy = 0.3 chiều rộng bể:
Lcỏnh khuấy = 0.3 ì 0. 5 = 0.15 (m)
Chiều dài toàn phần của cánh quạt là: 0.3 (m)
+ Diện tích bản cánh lấy bằng 0.1 m2/m3 dung tích bể:
Sbc = 0.1ì 0.3 = 0.03 (m2) + Chiều rộng mỗi cánh quạt:
bcq=0.5ì0.03 0.1 0.15= (m)
• công suất động cơ của máy khuấy:
Nmaykhuõy =0.5ì ìhìn3ìd4ìz η
ρ
= 0.5 ì103080 ì0.1ì2.53ì0.344ì1 = 2 (KW)
Trong đó:
ρ: Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn, ρ= 1030 kg/m3 h : Chiều cao cánh quạt, h = 0.1(m)
n : Số vòng quay của cánh quạt trong một giây, n = 2.5 (vòng/giây)
z : Số cánh quạt trên trục cánh khuấy, z = 1
η : Hệ số hữu ích của động cơ truyền động, chọn η = 80%
Vậy tại bể hòa trộn và bể tiêu thụ phèn, mỗi bể trang bị một động cơ khuấy trộn có công suất N = 2 KW.
Dùng bơm định lượng để đưa dung dịch vào bể trộn
Lưu lượng dung dịch vôi cần thiết để đưa vào nước trong một giờ:
qvụi = 1000Q aìì p=1000 5%50 10.81ì ì =27( / )l h Trong đó:
Q : công suất nhà máy = 50 (m3/h) a : Liều lượng vôi cần thiết (mg/l)
p : Nồng độ vôi ở bể tiêu thụ (%), lấy bằng 5%
Chọn 3 máy bơm định lượng vôi (2 công tác, 1 dự phòng) có thông số kỹ thuật:
q = 10 (l/h), H =50m
Cỏc ống xả cặn và ống dẫn vụi sữa qua qua bể trộn điều dựng ống ỉ100 nhằm dảm bảo tốc độ trong ống luôn lớn hơn 0.8 m/s
• Diện tích kho chứa vôi dự trữ:
Lượng vôi thương phẩm (60% nguyên chất) dùng trong một ngày:
mV 41.67kg/ngay 60
25ì100 =
=
Lượng vôi dự trữ trong 30 ngày:
PV = 41.67ì30 = 1250(kg) Thể tích vôi dự trữ:
W 10 1( ) 25
. 1
1250 3 3
= m
ì
= −
Trong đó: 1.25 là khối lượng riêng của vôi sống (tấn/m3)
Nếu chiều cao vụi chất đống là 1m thỡ diện tớch kho vụi cần thiết là 1m2 (1m ì 1m) (không kể lối đi).
• Bể hòa trộn phèn:
Dung tích bể hòa trộn (6.19 – TCXDVN 33 : 2006):
Wh 3
. . 50 12 33
10000. . 10000 10 1 0.2
tb h
h
Q n p b γ m
= = ì ì =
ì ì Trong đó:
Qhtb: lưu lượng nước cần xử lý = 50 (m3/h).
n: thời gian giữa hai lần khuấy (lấy 12h với trạm công suất 1200m3/ng.đ).
p: lượng hóa chất cho vào nước = 33 (g/m3).
bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong bể trộn (lấy 10%).
γ : khối lượng riêng của dung dịch (lấy γ = 1 T/m3).
Chọn xây dựng 1 bể hòa trộn phèn vói kích thước:
L ì B ì H = 0.6 ì 0.6ì 0.6 (m)
• Bể tiêu thụ phèn:
Dung tích bể tiêu thụ (6.19 – TCXDVN 33 : 2006):
t t. h 0.2 10%5% 0.4 3
t
W W b m
b
= = ì =
Trong đó:
Wt: Dung tích bể hòa trộn (m3)
bh: nồng độ dung dịch hóa chất bể trộn (lấy 10%)
bh: nồng độ dung dịch hóa chất trong bể tiêu thụ (lấy 5%)
Chọn xây dựng 2 bể (mỗi bể có dung tích 0.53 m3) với kích thước như kích thước bể hòa trộn:
L ì B ì H = 0.6 ì 0.6 ì 0.6 (m) Trong đó phần chiều cao nón cụt là 0.1 m.
Để hòa tan phèn cục thành dung dịch 10%, dùng máy khuấy loại cánh quạt phẳng có:
+ Số vòng quay là: 100 vòng/phút + Số cánh quạt la: 2 cánh
+ Chiều dài dài cánh khuấy tính từ trục quay lấy = 0.45 chiều rộng bể:
Lcỏnh khuấy = 0.45ì 0.6 = 0.27 (m)
+ Diện tích bản cánh lấy bằng 0.1 m2/m3 dung tích bể:
Sbc = 0.1 ì 0.27 = 0.027 (m2) + Chiều rộng mỗi cánh quạt:
bcp =0.5 ì 0.027 0.1 0.18 = m Công suất động cơ của máy khuấy Nmaykhuõy =0.5ì ìhìn3ìd4ìz
η ρ
= 0.5 ì110080 ì0.1ì1.673ì0.724ì1 = 0.86 (KW)
→ Chọn máy khuấy có công suất N = 1 KW.
Trong đó:
ρ: Trọng lượng thể tích của dung dịch được khuấy trộn, ρ= 1100 kg/m3 h : Chiều cao cánh quạt, h = 0.1(m)
n : Số vòng quay của cánh quạt trong một giây, n = 1.67 (vòng/giây) d : Đường kính vòng tròn do đầu cánh quạt tạo ra khi quay, d =0.9(m) z : Số cánh quạt trên trục cánh khuấy, z = 1
η : Hệ số hữu ích của động cơ truyền động, chọn η = 80%
Vậy tại bể hòa trộn và bể tiêu thụ phèn, mỗi bể trang bị một động cơ khuấy trộn có công suất N = 1 KW.
Dùng bơm định lượng để đưa dung dịch phèn vào bể trộn
Lưu lượng dung dịch phèn cần thiết để đưa vào nước trong một giờ:
qphốn = 1000Q aììp=1000 5%50 33ìì =33( / )l h Trong đó:
Q : công suất nhà máy = 50 (m3/h) a: Liều lượng phèn cần thiết (mg/l)
q = 35 (l/h), H = 50 m
• Kho dự trử phèn
Lượng phèn sử dụng trong một tháng:
PV = mvì30 = 39.6ì30 = 1188 kg/thỏng Thể tích phèn sử dụng trong một tháng:
1188 10 3 1.08( 3) W = 1.1 ì − = m
Trong đó: 1.1 là khối lượng riêng của phèn (tấn/m3)
Nếu nếu chiều cao chất đống là 1.5m, thì diện tích kho phèn cần thiết là 1.92m2 (1.4mì1.4m)(khụng kể lối đi).